Thèse--Biol. humaine--Paris 6--C.H.U. Pitié-Salpêtrière, 1972. N°: N° 1. / Bibliogr. pp. 364-372.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les chromosomes sont étudiés dans plusieurs domaines de la génétique. L'architecture chromosomique permet notamment de mieux comprendre l'évolution des espèces ou de documenter l'impact d'un réarrangement sur l'expression des phénotypes. Grâce aux analyses cytogénétiques, des anomalies chromosomiques ont été répertoriées et associées à une baisse de fertilité chez plusieurs espèces d'élevage dont le porc. La présence de ces aberrations au sein des verrats reproducteurs, dont la semence est largement disséminée, est problématique puisqu'elle peut induire des pertes économiques estimées à plus de 4,6M$ au Canada. Il semble donc important d'effectuer une analyse chromosomique rigoureuse avant leur entrée en service pour l'insémination. Plusieurs méthodes ont été développées pour effectuer des analyses cytogénétiques, mais peu offrent à la fois un faible coût, une bonne résolution et une simplicité d'analyse. Dans la dernière décennie, l'hybridation in situ en fluorescence utilisant des oligonucléotides a gagné en popularité. La première hypothèse présentée au sein de cet ouvrage est qu'il est possible d'utiliser ce type de marquage pour générer un patron de bandes fluorescentes afin d'évaluer l'intégrité des chromosomes tout en alliant simplicité, précision et faible coût d'analyse. Cette hypothèse a été validée au chapitre 2 par le développement d'une méthode qui a permis l'identification de cinq réarrangements chromosomiques grâce à 96 bandes fluorescentes marquant spécifiquement l'ensemble des chromosomes porcins. Une deuxième hypothèse soulevée est qu'il est possible d'adapter cette méthode pour assembler un génome au niveau chromosomique, pour détecter des erreurs d'assemblage et pour étudier l'évolution chromosomique entre espèces apparentées. Le chapitre 3 valide cette hypothèse par l'assemblage de 78% du génome de Rangifer tarandus au niveau chromosomique, la correction de six échafaudages génomiques et l'observation de réarrangements chromosomiques dans le processus évolutif de certains cervidés et bovidés. / Chromosomes are studied in several fields of genetics. The chromosomal architecture makes it possible to better understand the evolution of species or to document the impact of a rearrangement on the expression of phenotypes. Thanks to cytogenetic analyses, chromosomal abnormalities have been identified and associated with a decline in fertility in several livestock species, including pigs. The presence of these aberrations in nucleus herd boars, whose semen is widely disseminated, is problematic since it can induce economic losses estimated at more than $4.6M in Canada. It therefore seems important to carry out a rigorous chromosomal analysis before they enter service for insemination. Several methods have been developed to perform cytogenetic analyses, but few offer both low cost, good resolution and simplicity of analysis. In the last decade, fluorescence in situ hybridization using oligonucleotides has gained popularity. The first hypothesis presented in this work is that it is possible to use this type of labelling to generate a pattern of fluorescent bands in order to assess the integrity of chromosomes while combining simplicity, precision and low cost of analysis. This hypothesis was validated in chapter 2 by the development of a method which allowed the identification of five chromosomal rearrangements thanks to 96 fluorescent bands labelling specifically all the porcine chromosomes. A second hypothesis raised is that it is possible to adapt this method to assemble a genome build at the chromosome level, to detect assembly errors and to study chromosomal evolution between related species. Chapter 3 demonstrates the veracity of this hypothesis by the assembly of 78% of the Rangifer tarandus genome at the chromosome level, the correction of six genomic scaffolds and the observation of chromosomal rearrangements in the evolutionary process of certain cervids and bovids.

L'utilisation du logiciel Miropeat pour comparer les séquences chromosomiquences d'Encephalitozoon cuniculi révèle la présence de séquences homologues aux différentes extrémités. Cette structure en mosaïque des extrémités a été confirmée par une approche PCR. Le plus intéressant est la présence de gènes dans ces régions. La comparaison des séquences codantes révèle 4 familles de gènes : inter AE , InterB, interC, interD. Nous avons choisi d'investir la famille interB, une famille homogène, avec très peu de gènes incomplets comparée aux trois autres familles. Après la validation de la présence des gènes interB chez les espèces du genre Encephalitozoon, ces gènes ont été retrouvés chez deux autres genres de microsporidies pouvant parasiter l'homme (Brachiola algerae et Vittaforma corneae). Par contre, ces gènes sont absents chez 5 autres genres de microsporidies, dont 2 parasites stricts d'insectes et 3 parasites stricts de poissons. L'expression de ces gènes a été abordée chez l'espèce E. cuniculi. Les gènes interB sont transcrits, et des protèines interB existent également.

Les angiospermes (ou plantes à fleurs) regroupent environ 350 000 espèces ayant divergé il y a 150 à 200 millions d’années en deux familles botaniques principales, les monocotylédones (les orchidées, les palmiers, les bananiers, les joncs, les graminées...) et les eudicotylédones (les Brassicaceae, les Rosaceae, les légumineuses...) représentant respectivement 20% et 75% des plantes à fleurs. Les angiospermes font l’objet de nombreux travaux de recherche, en particulier en génomique depuis 2000 avec le séquençage du premier génome de plantes (Arabidopsis thaliana) qui a précédé le décryptage des génomes d’un nombre important d’autres espèces modèles et/ou d’intérêt agronomique (environ 100 aujourd’hui). L’accès croissant à la séquence des génomes de plantes a permis de mettre à jour une importante diversité structurale de leur génome, en termes de taille physique, de nombre de chromosomes, de nombre de gènes et de richesse en éléments transposables. Les forces évolutives ayant permis une telle diversité structurale des génomes au cours de l’évolution sont au cœur des travaux de cette thèse. La paléogénomique se propose d’étudier à travers la reconstruction de génomes ancestraux, comment ces espèces ont divergé à partir d’ancêtres communs et quels mécanismes ont contribué à une telle plasticité de structure génomique. Dans cet objectif, les travaux de cette thèse ont mis en œuvre des méthodes basées sur la génomique comparée permettant l’étude de l’évolution structurale des génomes via la reconstruction des génomes ancestraux fondateurs des espèces modernes. Ainsi, un génome ancestral des angiospermes a été reconstruit constitué de 5 chromosomes et porteur de 6707 gènes ordonnés sur ceux-ci, permettant d’intégrer dans un même modèle les monocotylédones et les eudicotylédones et élucider leur histoire évolutive, notamment pour les espèces d’intérêt agronomique majeur telles que les céréales, les rosids et les Brassicaceae. L’inférence de ces génomes ancestraux des plantes modernes a permis l’identification et l’étude de l’impact des évènements de polyploïdie (doublement génomique), ubiquitaires chez les plantes. Nous avons montré que les génomes tendent à revenir à une structure diploïde suite à un évènement de polyploïdie. Cette diploïdisation structurale se fait au niveau caryotypique (par le biais de réarrangements chromosomiques impliquant la perte des centromères et télomères ancestraux) mais aussi géniques (par le biais de pertes de gènes ancestraux en double copies). Il a été montré que cette perte se faisait préférentiellement sur un des sous-génomes post-polyploïdie, menant au phénomène de « dominance des sous-génomes ». Ces biais de plasticité structurale (on parle de compartimentation de la plasticité) se font différentiellement entre les espèces, les chromosomes, les compartiments chromosomiques mais aussi les types de gènes, aboutissant à la diversité structurale observée entre les génomes modernes de plantes. Ces travaux qui rentrent dans le cadre de la recherche fondamentale ont également un fort aspect appliqué à travers la recherche translationnelle en ayant permis de créer des passerelles entre les différentes espèces travaillées en agriculture. Le passage d’une espèce à une autre via les génomes ancestraux fondateurs reconstruits permet notamment le transfert de connaissances des gènes ou de régions d’intérêt des espèces modèles aux espèces cultivées. Les travaux de thèse, par la reconstruction d’ancêtres, permettent une comparaison de haute-résolution des génomes de plantes et in fine l’étude de leur plasticité acquise au cours de l’évolution, et revêtent donc à la fois un aspect fondamental (pour comprendre l’évolution des espèces) mais aussi appliqué (pour l’amélioration des espèces d’intérêt agronomique à partir des modèles). / Angiosperms (or flowering plants) consist in approximatively 350 000 species that have diverged 150 to 200 million years ago in two main families, monocots (orchids, palm trees, banana, bulrushes, grasses...) and dicots (Brassicaceae, Rosaceae, legumes...) representing respectively 20% and 75% of flowering plants. Angiosperms are the subject of intense researches, in particular in genomics since 2000 with the sequence release of the first plant genome (Arabidopsis thaliana) preceding a large number of genomes of plant models and/or species of agronomical interest (around 100 today). Increasing access to plant genome sequences has allowed the identification of their structural diversity, in terms of genome size, number of chromosomes and genes as well as transposable element content. The evolutionary forces that have shaped such structural genomic divergence are at the center of this thesis. Our paleogenomics approach will investigate, through ancestral genome reconstructions, how modern species have diverged from common ancestors and which mechanisms have contributed to such present-day genome plasticity. In this thesis, we have developed methods based on comparative genomics to study plant genome evolution and reconstruct ancestral genomes, extinct progenitors of the modern angiosperm species. An ancestral angiosperm genome has been reconstructed made of 5 chromosomes and 6707 ordered genes allowing the integration in the same model of monocots and eudicots and finally elucidating evolutionary trajectories for species of major agricultural interest such as cereals, rosids and Brassicaceae. The reconstructed paleohistory of modern flowering plants enabled the identification as well as the investigation of the impact of polyploidy events (WGD, whole genome duplications), ubiquitous in plants, as a major driver of the observed structural plasticity of angiosperms. We established that genomes tend to return to a diploid status following a polyploidy event. This structural diploidization is performed at the karyotypic level through chromosomal rearrangements (involving ancestral centromeres and telomeres losses) as well as the gene level (through ancestral duplicates loss). It has been shown that this diploidization is preferentially done on one of the post-polyploidy subgenome, leading to the "sub-genome dominance" phenomenon. This structural plasticity bias (also referenced as plasticity partitioning) is acting differentially between species, chromosomes, chromosomal compartments, gene types, resulting in the structural diversity observed between the present-day plant genomes. This thesis is clearly within the scope of fundamental researches but also has a strong applied objective through translational research in creating bridges between species of major relevance for agriculture. The comparison of one species to another through the reconstructed ancestral genomes allows transferring knowledge gained on genes or any region of interest from model species to crops. Paleogenomics, in reconstructing ancestral genome and unveiling the forces driving modern plant genome plasticity, is therefore of fundamental (toward understanding species evolution) but also applied (toward improving orphan species from knowledge gained in models) objectives.